Зондирующий фоторегистр турболентной диффузии Советский патент 1977 года по МПК G01N11/00 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения гидрофизических полей морей и океанов и может быть применено для исследования микротурбулентной структуры вод.

Известны зондирующие приборы для регистрации пульсаций параметров среды, например температуры, погружаемые в воду под действием отрицательней плавучести или буксируемые, в которых Hcnonbayet ся электрическая регистрация и передача информации по кабельной линии. Устройства содержат корпус с помещенными в нем sne трическими схемами, датчики и кабельную

пинию l, 2,

Недостатками таких устройств является зависимость их работы от волнения на поверхности моря и контактный принцип измерений, что С1шжает точность получаемых данных. Кроме того, при интерпретации данных невозможно точно задать и репрезентативно выбрать граничные усповия.

Для изучения турбулентных процессов в водах используются измерители окрашенных объемов Сз , осуществляющие фоторегистрацию и состоящие из герметичного корпуса с размещенными внутри 4оторе- гистраторами и осветителями. Такие изме рители управляются вручную водолазами. Недостатки труда водолазов и ограничения связан1а1е с ним, хорошо известны.

Для ориентации аппаратуры в потоке, без чего нельзя получить достоверных данных, используются такие сложные в эксплуатации системы: подводные заглубленные , подводные мачты и пр. Эти систек-ш могут устанавливаться только в прибрежных районах .

Целью изобретения является уменьшение времени измерений и повышение точности регистрации микротурбулентной диффузии.

Поставленная цель достигается тем, что зондирующий фоторегистратор турбулентной диффузии снабжен щтангой с кронштей ном, расположенными под углом 9О-135 , причем штанга одним концом .соединена с нижней частью корпуса устройства, другим концом - с механизмом отдачи балласта, а

на конце кронштейна размешено сопло ,для выпуска окрашенной воды.

На чертеже схематично показан предпсг женвый зондирующий фоторагнстратор турбупенуной диффузии, содержащий стабшгазатор 1, герметичный корпус 2, программный механизм я блок питания 3, фоторегистрирующее устройство 4, штангу 5, гидроста тический размыкатель 6, кронштейн 7 с соплом 8, трос 9 баластный груз 10 и осветитель 11. - -

Основой Гзоняирующего фоторегистратора турбулентной диффузии является прочный герметичга 1й Kopnjc 2, сверху к которому прикреплен стабилизатор 1, а снизу - штанга 5. В корпусе размешены : фоторегистрируюшее устройство 4, осветитель 11, программный механизм и блок питания 3. В нижней части штанги 5 под углом 90-135 относительно нее прикреплен кронштейн 7, заканчиваюшийся соплом 8, Под штангой 5 имеется гидростатический размыкатель 6 для отсоединений троса 9 с балланстным грузом 1О.

Устройство работает следуюшим образом. Под действием балластного груза Ю устройство равномерно погружается подводу, не будучи в это время Ш1чем связанным с поверхностью. Вертикальная стабилизация при этом обеспечивается стабилизатором 1. Одновременно с погружением устройства из сопла 8 выпускается индикатор, например окрашенная флюореисцеином вода. Индикатор растекается под дейст вием гурбупенгной диффузии и через некоторое время попадает в поле зрения фоторегистрирующего устройства 4. ,

Сопло вынесено в сторону от.лганги 5 на кронштейне 7. Длина штанги 3 может меняться от условий работы. Например, придлине штанги 3 м и скорости погружения устройства 30 см/сек струя окрашенной воды попадает в поле зрения фоторегистрируюшего устройства 4 и осветителя 11 че рез 8-10 сек. Геометрические размеры ок рашенной струи и плотностно-яркостное ле изображв1й1Я будут находиться в функционалЫнгой зависимости от коэффициенга турбулентной диффузии,

Чтобы избежать иска ающего влияния на поток способа выпуска окрашенной водь, диаметр сопла 8 должен подбираться такой, чтгоы набегающий поток обтекал его ламинарной струей.

Например, при диаметре сопла d О,5см к скорости погружения устройстваV ЗО см/сек число Рейнольдса будет равно:

п

0,7-40

-If 00,1 0,0-S Л)

где V - коэффициент кинематической вякости, который может быть принят равным 0,О1 .

Критическим числом Рейнольдса для объектов круглого сечения является число Re 23ОО, поэтому в нашем случае режим обтекания будет ламинарным.

Необходимо следить также за тем, чтобы режим истекания окрашенной жидкости из сопла не вносил турбулентных возмущ&ний в естественную водную среду. /1ля этого средняя скорость истечения красителя из сопла ц должна быть равна скорости погружения устройстваУП

Фоторегистрируюшее устройство 4 преа ставляет собой автоматическую камеру, управляемую программным механизмом 3 и связанную с осветителем 11. Частота съемки подбирается в соответствии со скоростью погружешга устройства такой, чтобы, рассматривая соседние кадры и находя характерные точки окрашенных зон, можно шо определить скорость погружения прибора в любой момент времени.

Конструкция осветителя 11 может быть различной, например, с помошью устанавливаемых внутри рефлектора элементов в поле изображения может быть получена освещенная сетка, которая облегчит обработку получае«лз1Х данных и повысит, ее точность.

При достижении устройством заданной глубим срабатывает механизм отдачи балласта, состоящий из гидростатического размыкателя 6, балластного груза 1О и троса 9. Балластный груз с тросом отсоединяются, и устройство под действием положительной плавучести начинает двигаться к поверхности, при этом в ряде спучаев фоторегистрация может продолжаться.

Устройство позволяет зафиксировать коэффициент турбулентной диффузии с достаточной точностью, быстро, непрерывно, по вертикали до заданной глубинь без водолазного труда и сложных и дорогих стабилизированных платформ.

Формула изобретения

Зо1щирующий фоторегистратор турбулентной диффузии, содержащий стабилизатор, герметичный корпус с установленными в нем фоторегистрирующим устройством, осветителем, программным механизмом к блоком питания и механизм отдачи балласта, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения и повышения точности регистрации, он снабжен штангой с кронштейном, расположенкыми друг относительно друга под углом 9О-135 причем штанга одним концом соединена с нижней частью корпуса, другимс механизмом отдачи балласта, а на конце кронштейна размещено сопло для выпус.ка окрашенной воды.

Источники информации, принятые внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

NS 198123, кл. GfO3 В I 57а, 7/О1, 1966.

2.Джус В. С. Автоматическая камера для подводной съемки. Судостроение , № 4, 1972.

3.Жуков Л. А. и др. Исследование турбулентной диффузии в море по данным подводной киносъемки. Труды ЛГМИ,

вып. 20, Л., 1965 (прототип).